CN113930927B - 一种组合功率法pan基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳化毡的一种新的制备方法，具体涉及一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，包括如下步骤：S1、以第一功率P1石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第一次高温碳化处理；S2、以第二功率P2石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第二次高温碳化处理；S3、以第三功率P3石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第三次高温碳化处理；其中，P2大于P1、P3大于P2。本发明是利用远红外组合功率法将PAN基预氧化纤维针刺毡制备成碳化毡，打破传统在N2保护下高温碳化炉内制备碳化毡的做法，制备的碳化毡质量稳定、生产成本低、工艺简单、大幅度降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及碳化毡的一种新的制备方法，具体涉及一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法。
背景技术
碳化毡被广泛应用于锂电池、航天、航空、高铁等城市交通工具，碳化毡既具备一定的导电性能(10^8-10)，又可耐动态1000℃及以上的高温，同体积质量仅为PAN基预氧化纤维针刺毡的80％。
目前，国内市场上大部分PAN基预氧化纤维碳化毡是利用氮气保护工艺在价格昂贵的碳化炉中制备。
目前市场由于碳化毡生产过程中存在以下问题：1、直接使用碳纤维生产碳纤维毡，由于碳纤维强度低和优异的导电性能，导致生产难度大、生产成本高；2、PAN基预氧化纤维针刺毡碳化设备投资大； 3、PAN基预氧化纤维针刺毡碳化工艺复杂。碳化过程普遍需要在 N2保护下进行；4、PAN基预氧化纤维针刺毡碳化能源消耗大。生产过程除了全程需要N2保护外，电能消耗巨大；5、产量低。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种碳化质量稳定、碳化工艺简单、生产能耗低、设备投资小，解决最核心问题是在PAN基预氧化纤维针刺毡碳化生产过程中完全取消N2保护的组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法。
本发明采用如下技术方案：一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，包括如下步骤：
S1、以第一功率P1石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第一次高温碳化处理；
S2、以第二功率P2石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第二次高温碳化处理；
S3、以第三功率P3石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第三次高温碳化处理；其中，P2大于P1、P3大于P2。
优选地，第一功率P1石英板远红外定向辐射器功率为9kw×3组、第二功率P2石英板远红外定向辐射器功率为12kw×3组和第三功率 P3石英板远红外定向辐射器功率为15kw×3组，所辐射的热能均达到PAN基预氧化纤维900℃碳化温度。
优选地，第二功率P2石英板远红外定向辐射器和第三功率P3石英板远红外定向辐射器所能达到的温度为PAN基预氧化纤维针刺毡碳化温度。
优选地，其中第二功率P2为第一功率P1的1.33倍，第三功率 P3为第二功率P2的1.25倍。
优选地，所述步骤S1、步骤S2以及步骤S3中均在PAN基预氧化纤维针刺毡碳化温度900℃下以稳定速度运行。
优选地，第一次高温碳化处理具体是指：以第一功率P1石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份初步挥发。
优选地，第二次高温碳化处理具体是指：以第二功率P2石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份进一步挥发并初步碳化。
优选地，第三次高温碳化处理具体是指：以第三功率P3石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡进一步碳化。
本发明的有益效果：本发明是利用远红外组合功率法将PAN基预氧化纤维针刺毡制备成碳化毡，打破传统在N2保护下高温碳化炉内制备碳化毡的做法，制备的碳化毡质量稳定、生产成本低、工艺简单、大幅度降低能耗。
具体实施方式
下面描述本发明的最优实施方式。
本实施例PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温碳化制备的碳化毡，经过静电指数仪测定导电系数为10^8-10，按照如下步骤进行处理：
步骤一：以第一功率P1石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN 基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份初步挥发；
步骤二：以第二功率P2石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份进一步挥发并初步碳化；
步骤三：以第三功率P3石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN 基预氧化纤维针刺毡进一步碳化。
对比例：
本对比例采用市场常规PAN基预氧化纤维针刺毡经N2保护高温制备的碳化毡。
将经过本发明处理的实施例与经过N2保护高温制备的碳化毡对比例进行碳化效果对比，结果如下：
表面及导电性能效果：碳化毡颜色相近，喷枪炙烧无变化、无烟雾发生，导电系数均为10^8-10。
本发明的制备的碳化毡质量稳定，效率高，能耗大幅降低，可创造巨大的社会经济效益。
经过本发明的组合功率法正常空气中制备的碳化毡，质量稳定；使用过程中，易挥发份残留低，不生成明显烟雾；生产过程中完全取消N2保护工艺，达到降耗和简化工艺的目的；设备投资低、原料为 PAN基预氧化纤维针刺毡，生产成本低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、以第一功率P1石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第一次高温碳化处理；
S2、以第二功率P2石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第二次高温碳化处理；
S3、以第三功率P3石英板远红外定向辐射器对PAN基预氧化纤维针刺毡进行第三次高温碳化处理；其中，P2大于P1、P3大于P2；
第一功率P1石英板远红外定向辐射器功率为9kw×3组、第二功率P2石英板远红外定向辐射器功率为12kw×3组和第三功率P3石英板远红外定向辐射器功率为15kw×3组，所辐射的热能均达到PAN基预氧化纤维900℃碳化温度；
第一次高温碳化处理具体是指：以第一功率P1石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份初步挥发；
第二次高温碳化处理具体是指：以第二功率P2石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡中的有机挥发份进一步挥发并初步碳化；
第三次高温碳化处理具体是指：以第三功率P3石英板远红外定向辐射器在900℃碳化温度下对PAN基预氧化纤维针刺毡进行高温预碳化处理，使PAN基预氧化纤维针刺毡进一步碳化。
2.根据权利要求1所述的一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，其特征在于，第二功率P2石英板远红外定向辐射器和第三功率P3石英板远红外定向辐射器所能达到的温度为PAN基预氧化纤维针刺毡碳化温度。
3.根据权利要求1所述的一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，其特征在于，其中第二功率P2为第一功率P1的1.33倍，第三功率P3为第二功率P2的1.25倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种组合功率法PAN基预氧化纤维针刺毡制备碳化毡方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S2以及步骤S3中均在PAN基预氧化纤维针刺毡碳化温度900℃下以稳定速度运行。
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